物理与工程

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特约稿件

  • 重读《牛顿力学三百年》:经典力学纵深与复杂系统物理开端

    孙昌璞;

    重印郝柏林1988年发表的《牛顿力学三百年》既是对经典的致敬,也是为当下复杂系统研究提供思想资源。读懂牛顿力学的纵深,理解复杂系统的经典起源,在经典与现代的对话中寻找灵感,正是重读这篇文章的核心意义。

    2026年02期 v.36;No.232 5-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K]
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  • 牛顿力学三百年

    郝柏林;

    自1687年牛顿的名著《原理》首次出版以来,牛顿力学经过300年的发展,今天人们才开始对它有比较完整的认识。在这个经典的领域中,仍然有原则性的难题和挑战。

    2026年02期 v.36;No.232 7-13+20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K]
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教学研究

  • 理论物理方向科研课堂的设计与实践

    车骁骑;金硕;刘峥;

    科研课堂是北京航空航天大学面向本科生开设的一种新的教学尝试。作为一种科研启蒙训练,科研课堂的具体形式与所属学科紧密相关。以理论物理为代表的基础理论研究需要探索不同于工科“微课题”模式的新思路。本文以2025年春季学期开设的“科研课堂——凝聚态物理前沿选题”为例,介绍一种以前沿文献的研讨为主体内容、以塑造学术品位为核心目标的课程设计与实践。

    2026年02期 v.36;No.232 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]
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  • PBL教学模式下力学与热学实验课程数字化建设研究——以桥梁振动实验为例

    于婷婷;倪晨;刘斐;关佳;魏振博;何雨华;

    为贯彻落实《教育强国建设规划纲要(2024—2035年)》中关于“拔尖创新人才培养”的战略要求,针对大学一年级力学与热学实验课程中验证性实验占比高、学生创新能力不足的痛点,本文以桥梁振动实验为例,系统探讨了基于PBL(Problem Based Learning)教学模式的数字化实验建设与实践成效。研究并构建“问题导入—分组讨论—实验验证—展示汇报—评价反思—拓展探索”六环节闭环教学流程。学生在实验改进、创新设计等拓展研究中的主动性与解决复杂问题的能力显著增强。研究证明,PBL模式能够有效促进力学与热学实验由“验证”向“探究”转型,为高校物理实验课程培养拔尖创新人才提供了可复制、可推广的范例。

    2026年02期 v.36;No.232 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1931K]
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  • 从基础科学前沿走向工程技术应用——面向人文社科创新人才的诺奖通识课程

    许瑞;王聪;上官敏慧;王善才;张芃;程志海;季威;

    物理学作为现代科技文明的基石,其科学前沿突破深刻塑造着社会发展、改变着当代世界。然而,人文社科学生对现代物理前沿普遍存在显著认知断层,填补这一知识鸿沟对于培养具备跨学科视野的未来人才至关重要。为此,中国人民大学开设了“诺贝尔物理学奖和现代物理学”通识课程,旨在弥补人文社科学生现代物理知识空白、提升科学素养。该课程以诺贝尔物理学奖为线索,结合21世纪工程技术,将现代物理与实际应用相结合,帮助学生理解现代物理的核心思想及其对科技发展和社会进步的影响。课程有效打破了文理壁垒,培养了学生的综合素养,为高校理科通识课程建设提供了可借鉴的经验。

    2026年02期 v.36;No.232 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1919K]
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  • 新医科下基于医学案例的医学物理教学

    陈明东;郑立贤;黄晓东;李潮;

    新医科涵盖精准医疗、智能医疗等新学科的发展前沿。在此背景下,医学物理的教学内容及方式需要与时俱进。基于医学案例的教学模式有益于缩小物理理论教学与临床实践的差距。本文根据新医科人才的培养目标以及医学物理课程的教学任务,对医学案例的构建思路及物理学、医学的融合点展开了讨论,并以临床常见病“手机脖”作为教学案例进行了介绍和讨论。实践结果表明使用案例教学有利于学生从案例的现象中掌握物理学和医学知识,并且理解这些原理在临床医学和医疗设备或技术中的应用,更好地提高学生解决跨学科问题的能力。

    2026年02期 v.36;No.232 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1343K]
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  • 国家级线下一流本科课程医用物理学的建设路径与实践探索

    李姗姗;黄晓清;张海霞;郭学谦;黄菊英;薛艳丽;姬长金;樊婷婷;熊华晖;许莉莉;严华刚;郭江贵;曲典;张智河;师炜;

    为加强医药类专业本科生的理工素质、助力医学创新人才培养,本文以首都医科大学第三批国家级线下一流本科课程“医用物理学”为例,系统探讨其课程建设与实践路径,以期为同类课程建设提供参考。课程秉持“以学生为中心、以产出为导向、多元融合创新”的建设理念,建设举措有:内容整合强调以课程思政导引医工融合;资源建设着力构建基于知识图谱的智慧课程与虚拟仿真实验体系;评价改革推行过程性考核与形成性评价相结合;依托丰富的课程资源和智慧课程平台实施混合式教学探索。实践显示,该课程有效提升了学生的理工素质与综合能力,获得了积极的学习反馈。课程通过系统化建设,实现了知识传授、能力培养与价值塑造的有机统一,为医药类专业理工素质教育课程建设提供了可借鉴的经验。

    2026年02期 v.36;No.232 42-49+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2842K]
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  • AI背景下“半导体物理学”教学改革实践与思考

    易丹;王昱琳;袁红梅;叶琳娜;

    随着人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术的发展,AI赋能教育已成为推动教育数智化转型的核心驱动力。半导体物理学作为半导体行业人才培养的骨干课程,内容具有抽象、枯燥、知识门槛高等特点。AI的出现给课程的教学带来了机遇与挑战。本文首先分析了AI给教学带来的挑战,包括课堂效率降低、专注度下降、知识不成体系等问题,并基于此探索了AI融合的教学改革路径。结果显示,此次教学改革有助于提高学生学习效果。同时,本文也剖析了当前仍存在的教学痛点,比如AI可能存在信息误导等问题,并对未来AI与教育深度融合发展提出了展望,为半导体物理的教学改革提供参考。

    2026年02期 v.36;No.232 50-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
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  • 国际化视野下融合思政元素的大学物理演示实验项目库建设与研究

    陈宗强;宋峰;赵春红;任梦昕;孔勇发;

    本项目以源于生活的开放性物理问题为研究内容,通过对国际物理奥赛(IPhO)以及国际青年物理学家锦标赛(IYPT)赛题的归纳、分类与整合,开发自制演示实验项目及思政融合素材,将科学家精神、科学思维、科研报国情怀与中国传统科技文化等思政元素,与贴近生活、兼具趣味性和探究性的演示实验深度融合。研究构建的国际化视野课程思政融合型演示实验项目库,有效丰富了大学物理演示实验资源供给,强化了学生科学品质与思政素养的协同培育,实现了知识传授、能力培养与价值塑造的有机统一,为大学物理演示实验教学改革与课程思政建设提供了实践路径和参考范式。

    2026年02期 v.36;No.232 58-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1390K]
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  • PT育人模式与科学教育

    张思遥;王槿;潘崇佩;李川勇;

    新时代下科学教育强调核心素养的培育,为有效落实国家关于科学教育的政策要求,同时针对传统物理教育所面临的育人方式、学段衔接、教学交互等方面均有待进一步优化的挑战,PT育人模式以其“内容驱动-项目搭建-素养贯通”的机制,通过项目式学习、团队协作、交流研讨等过程,构建了科学教育的实践范式。对新时代下科学教育的要求展现出高契合度和高适配性,对深化教育改革具有重要示范价值。研究表明,PT育人模式精准响应国家对新时代科学教育的战略要求和政策指引,从知识传授向综合素养全面协同发展转型提供了可复制的实践路径,助力科学教育的高质量发展和创新人才培养。

    2026年02期 v.36;No.232 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1578K]
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  • 基于场强叠加原理的感生电场的普适求解方法与教学实践

    顾伟杰;邢鹏飞;刘新军;戴海涛;

    感生电场是大学物理电磁学部分的重点和难点内容,当前教学对其场强的定量求解多局限于具备高度对称性的磁场、可直接应用法拉第电磁感应定律的场景,难以满足学生对一般的感生电场分布规律的探究需求。本文从感生电场的基本性质和场强叠加原理出发,通过构建“磁流元”激发“感生电场微元”的类比模型,推导建立了感生电场场强的微分与积分表达式。该方法突破了高度对称性的限制,为一般情况下感生电场的定量求解提供了有效工具。文中以圆环形“磁流”为例展示了该方法的应用,并设计了具体的教学实践思路。本工作可作为大学物理教学的延伸,引导学生深化对电磁感应本质的理解,培养学生的科学思维与探究能力。

    2026年02期 v.36;No.232 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1814K]
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  • 量纲分析在弹性力学教学中的认知价值与应用案例

    袁学波;

    量纲分析是连接物理直觉与数学形式的重要桥梁,在弹性力学教学中具有独特的认知价值。本文从教学视角探讨量纲分析在应力公式建立中的应用,旨在帮助学生通过物理量关系理解弹性力学方程的本质。以三个典型问题为例——楔形重力坝问题、楔形体楔面受分布力问题、楔形体受顶端集中力及力偶问题——展示量纲分析在不依赖复杂推导情况下,如何直观推测应力特征形式。教学实践表明,该方法能有效激发学生的物理思维,促进由公式记忆向物理理解的认知转化。

    2026年02期 v.36;No.232 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1366K]
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  • 激光速率方程可视化教学

    韩云鑫;刘可;张栋文;张森;刘永录;彭刚;

    激光速率方程是描述激光产生过程中粒子数演化与光场相互作用的核心理论,但其抽象的数学形式和复杂的物理过程给教学带来诸多挑战。本文以四能级系统为研究对象,基于Matlab数值仿真技术构建激光速率方程可视化教学平台,系统阐述四能级速率方程与增益系数的理论,通过动态仿真分析泵浦功率、激光上能级寿命、激光输出镜反射率等关键参数对各能级粒子数密度、增益系数及输出光强的影响。教学实践表明,该可视化方法能将抽象理论具象化,帮助学生直观理解参数变化的物理意义,显著提升学习效果。

    2026年02期 v.36;No.232 86-91+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2138K]
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  • 基于HTML5技术的大学物理实验认知困难节点解决方案研究与应用

    白洪亮;王淑芬;关放;吴兴伟;李会杏;李建东;于杰;李雪春;李淑凤;王译;

    针对大学物理实验课程中规模化教学与深度学习目标难以兼顾的困境,本研究秉持“以学生发展为中心”的理念,深度融合认知困难图谱与轻量化H5交互技术,构建了三维突破路径:(1)认知降维:开发60余个针对物理认知节点的H5微仿真案例,将抽象物理过程转化为可交互的动态模型,并支持脚本级编程控制,实现从被动观察到主动创造的转变;(2)教学重构:创建H5全数字讲义与“纸质+数字”混合实验报告,通过动态生成差异化任务,驱动教学重心从操作技能训练向科学思维培养转型;(3)生态升级:搭建云端智能平台,形成“资源—应用—数据”闭环的教学生态,有效突破了传统实验教学的时空限制。

    2026年02期 v.36;No.232 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2161K]
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  • 嵌套结构新方法计算二维六角离子晶体马德隆常数

    周群益;陈传盛;周丽丽;莫云飞;刘天贵;

    马德隆常数能够反映晶体的物理特性,但用常规方法计算其值很烦琐。为了简化马德隆常数的计算方法,发展了单胞嵌套结构计算马德隆常数的新方法,并利用Matlab绘图说明了各级二维六角离子晶体单胞嵌套的形成过程和外层离子的分布规律。研究发现,根据晶体中的正负离子数,去除边界效应,证明了各级离子晶体是电中性的;同时,根据外层离子分布规律,推导出单胞嵌套-外埃夫琴法计算马德隆常数的递推公式,并利用迭代法计算了二维六角离子晶体多级马德隆常数,得到了一种计算晶体马德隆常数的简单方法。

    2026年02期 v.36;No.232 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1438K]
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  • 新工科背景下大学物理教学创新实践

    窦菲;许博;

    面对新工科建设对工程人才创新能力的新要求,大学物理教学急需解决理论与实践脱节的难题。本研究从教学内容更新、跨学科融合、工程实践强化、创新思维培养四个维度推进教学实践,通过构建“基础原理-技术原型-工程应用”的教学链条,实现知识传授与创新能力的协同发展。实践表明,学生的理解力与创新思维得到显著提升。本文提出的教学方案为传统基础课转型提供了可复制的实施路径,也为新工科建设中的大学物理教学改革提供了实践参考。

    2026年02期 v.36;No.232 107-110+123页 [查看摘要][在线阅读][下载 2158K]
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  • 两刚性直尺间圆形射弹的动力学研究

    李俊明;佟蕾;

    对2024年IYPT的题目“尺子加农炮”进行了研究,从转动惯量和几何关系等入手,建立了两把刚性尺子间圆形射弹的运动模型,给出了理论假设下系统的耦合运动方程。使用Tracker软件对圆形射弹的出射速度等参量进行了测量,定量探究了出射速度与相关参量的变化关系并进行了理论分析。在此基础上,利用Matlab对相应的实验探究进行了数值求解,将其与实验结果进行对比,验证了模型的正确性,并对理论与实验存在偏差的原因进行了分析。

    2026年02期 v.36;No.232 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1648K]
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  • 基于军校学员特点的大学物理课程教学改革探索

    管从森;范化喜;

    大学物理课程作为军校理工类本科学员的一门基础必修课程,对学员的科学文化素质培养起到十分重要的作用,然而军校管理环境和学员使命任务的特殊性使得课程教学存在不同于地方院校的个性化难题。本文聚焦“军事应用融入课堂的设计性不足、学员课外学习时间不足、逻辑思维与逻辑表达能力偏弱”这三个较为突出的教学问题,给出了军队院校大学物理课程教学改革的一点探索性尝试,供广大一线教师教学参考。

    2026年02期 v.36;No.232 119-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1734K]
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  • 二维无限深椭圆方势阱中薛定谔方程的解析解

    贺宇乐;付柯;王雅婷;李喜彬;

    基于分离变量法与马丢(Mathieu)函数理论,严格求解了二维无限深椭圆势阱中的薛定谔方程,并得到了不同离心率e_r、不同量子态下的能级分布以及波函数。通过椭圆坐标系的分离变量,将波函数分解为径向马丢函数与角向马丢函数的乘积。结合角向周期性边界条件以及无限深势阱边界条件,得到离散能级的本征方程。通过分析不同宇称、量子数m状态下的零点分布图,数值计算了能级的分布,并详细分析了能级与离心率之间的关系。利用波函数的解析表达式,分析了不同量子态波函数的性质。

    2026年02期 v.36;No.232 124-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1643K]
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  • 应用物理学专业基础拔尖人才培养中引入学科心理学运用的研究探讨

    李新忠;王晓飞;胡秋波;刘世杰;王静鸽;王辉;贾瑜;

    本文以应用物理学专业为例,探讨心理学在基础拔尖人才培养中的系统运用。通过分析应用物理学专业人才的心理特质需求,详细阐述了心理学在拔尖人才选拔、教学实践和科研训练等方面的具体应用策略。本研究结合应用物理学专业拔尖班的具体实践教学案例,表明心理学介入对高校人才培养效果具有显著提升作用。在此基础上,我们提出了基于学科心理学的物理学专业拔尖人才培养优化路径,为理工科专业创新人才培养提供了理论参考和实践范式。

    2026年02期 v.36;No.232 132-135+151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1316K]
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  • BOPPPS模式下“现代光电技术”课程的高效课堂教学设计——以教学“光敏电阻的性质”为例

    朱晨薇;

    本研究在BOPPPS模式框架下,深度融合问题解决循环(PSC)模型,提炼形成“目标导向-实验建模-迁移优化”的三维教学逻辑,构建了“知识理解环(BOPPPS)+工程实践环(PSC)”的双环互动机制,应用于“光敏电阻的性质”课堂教学。通过整合情境导入、实验探究、理论分析与应用迁移,形成目标、参与、评价的闭环。实践表明,“BOPPPS+PSC”的三维双环教学模式显著提升课堂效能:学生对光敏电阻特性认知准确率较传统教学提升19%,90%的学生能独立绘制“光照-电阻”曲线,超过80%的学生通过开放型任务达成“设计-调试-优化”完整工程体验,有效强化探究能力与工程思维。该模式为降低微观机理认知负荷、促进知识内化迁移及传感器类课程改革提供了有效路径。

    2026年02期 v.36;No.232 136-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1939K]
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  • 非近轴条件下单球面成像中光程的极值问题

    王蕊;杨炳方;

    费马原理指出了实际光程总取极值的特点,在此基础上,可以尝试进一步判断具体的极值类型。单球面成像作为曲面成像的典型,在近轴理想成像时,其实际光程取恒定值,但对于非近轴情况实际光程的极值类型,尚未有文献进行专门讨论。本文采用数学上求高阶导数的方法,着重讨论在非近轴条件下,主轴上一给定物点发出的光线经单球面反射或折射后,对应于给定像点的实际光程的极值类型,深化了对非近轴成像及费马原理的理解。

    2026年02期 v.36;No.232 142-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
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  • “基础—实践—创新”的新工科物理实验课程协同育人体系构建

    余雪里;秦平力;张昱;马良;

    新工科物理实验课程建设面临传统课程体系中大学生创新意识与能力培养不足、工程实践元素欠缺等困难,需要积极融入科学家和工匠精神提升学生工程素养,构建多样化的人才培养模式,以全面提升学生的卓越创新能力与扎实工程实践素养。实践表明,通过将课程教学、科研训练、产业实践与创新创业竞赛有机整合,形成“基础—实践—创新”一体化的协同育人体系,能够有效破除产学研分离的壁垒,显著提升学生的工程素养、实践能力与创新精神,为新时代背景下工程拔尖创新人才的培育提供了可行的路径与方案。

    2026年02期 v.36;No.232 152-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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  • 教育家型中学物理教师的教学思想境界与维度——以当代教育名家胡百良老师为例

    周泽浩;胡扬洋;李维;

    胡百良先生是近现代以来全国教育界著名的教育家,他的物理教育思想映射着富含哲理的光辉,以理论与实践焕发教育感悟力、感召力、感动力、感知力。胡百良先生作为一名教育家型教师,其思想于激流时代的考验中站稳了脚跟,不断启示当代完善教师教育、传承教育改革和发展教学理论的伟大事业。品鉴胡百良先生的物理教育思想与教育改革实践,是攀登教育阶梯的教学工作者不可忽视的一门必修课。

    2026年02期 v.36;No.232 159-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1298K]
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  • 高职“纳米科技”课程中批判性思维教育的实践探索

    张立;龚映清;

    针对高等职业(简称高职)教育不同于普通高等教育的特点,以“纳米科技”选修课为载体,探索高职教育中的批判性思维教育的实施路径。从传统文化的影响、创新人才培养等角度分析高职引入批判性思维教育的必要性,结合纳米科技的前沿性、交叉性特点及学科发展中的典型案例论证实施可行性,总结出引导学生关注科技前沿、转变教师角色、优化教学资源、完善评价体系等实践策略。希望这些分析和策略对兄弟高职院校开展批判性思维教育有所启迪和帮助。

    2026年02期 v.36;No.232 164-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K]
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  • 以创新能力培养为导向的固体物理课程教学体系重构与实践研究

    唐亚楠;王志文;李依;陈卫光;史金磊;田浩;

    在教育强国背景下,对创新型人才的需求凸显了高校课程教学改革的迫切性。针对当前课程理论与实践脱节、教学方法单一、评价体系片面等问题,本文以科教融合为核心,重构“理论—实训—实践”三位一体的教学体系。通过优化课程内容,建立“晶体结构基础—电子与振动行为—专题拓展”模块和覆盖95%知识点的线上课程资源库;建立“理论教学—思维训练—课堂实训—项目实践”进阶型创新能力培养路径,构建多元化的课程评价维度,并取得阶段性的教学效果,有效提升学生的科学素养,为高校培养满足新兴产业发展需求的创新型人才提供参考。

    2026年02期 v.36;No.232 168-172+178页 [查看摘要][在线阅读][下载 1784K]
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工程探索

  • 利用神经网络模型算法求解最速降线研究

    贾小文;范海英;

    分析了神经网络模型求解最速降线问题的基本算法思路,利用TensorFowl深度学习框架的神经网络模块对最速降线问题进行了数值求解,给出了具体求解步骤,并讨论了神经网络超参数对求解结果的影响。与传统神经网络应用不同,研究了神经网络模型在变分函数拟合中的应用,为将神经网络等AI大模型技术应用于大学物理及实验教学和研究提供参考和借鉴。

    2026年02期 v.36;No.232 173-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 1462K]
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  • 基于数据挖掘的非结构化工单信息关键要素自动标识

    罗润祥;陈春雪;李雄;

    不同渠道的非结构化工单信息缺乏统一格式约束,格式存在异构性,增加了工单信息关键要素的标识难度,为此本文提出基于数据挖掘的非结构化工单信息关键要素自动标识方法。对非结构化工单信息进行泛化处理,通过建立正向最短编辑距离路径并进行聚类,以消除格式异构性。利用预训练语言模型(BERT)提取泛化工单信息特征,并将其与工单元数据进行结构化映射,得到混合特征向量。将该混合特征向量输入数据挖掘算法中的最小二乘支持向量机模型中,优化模型参数,实现非结构化工单信息关键要素的自动标识。实验以国家电网95598服务热线工单为例,结果表明,该方法泛化后领域适应差距远低于阈值,格式异构性较低。特征提取的斯皮尔曼等级相关系数接近1,结构化映射长尾实体覆盖率良好,对同地点报修工单的服务地点、故障核心要素和特殊影响等关键要素标识精准,能够有效标识电力运维非结构化信息的关键要素。

    2026年02期 v.36;No.232 179-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K]
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  • 基于接收信号强度差值的自适应感知光源定位系统

    朱乐淘;江南忆;王彬;

    针对传统可见光定位方法存在空间布局复杂、硬件成本高的局限性,本文提出了一种基于接收信号强度差值的自适应可见光定位虚拟仿真系统。通过改进朗伯辐射模型的光线信道增益公式,推导出光强与距离的非线性映射关系,并创新地融合了局部均值分解降噪算法与自适应扩展卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,在0.7m定位范围内,系统平均定位误差为1.038cm,较文献[10]采用的三边测量法提升精度60.1%。实验的创新性在于:通过算法优化将传统三边测量法所需的三传感器方案简化为双传感器与单舵机的组合架构,不仅降低了对多节点空间布局的依赖,还为小范围高精度无源定位提供了更具成本效益的技术解决方案。

    2026年02期 v.36;No.232 186-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 2142K]
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物理实验

  • 光纤马赫-曾德传感器研究

    尚玉峰;王鑫;杨胡江;肖井华;

    本文设计制作了一种光纤马赫-曾德传感器实验装置,优化设计得到清晰稳定空间干涉条纹。自主设计寻峰算法实现高精度条纹计数,使得在外界有扰动环境下也能精确计数。本实验装置物理思想清晰,物理现象直观,实验内容丰富,学生可通过偏振调节观察清晰的干涉图样,调节半导体温控片温度或压电陶瓷电压观察相位变化对干涉条纹移动的影响,数据采集及处理可以由学生设计算法完成测量。本实验装置结构简单,轻巧紧凑,调节方便,制作成本低,测量准确,可推广应用于大学物理实验教学中。

    2026年02期 v.36;No.232 198-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 2189K]
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  • 面向工程应用的电磁感应实验教学改革与实践——以油液铁磁颗粒检测为例

    张均营;姚泰锋;侯志灵;

    测量润滑油中微小的铁磁性颗粒是判断机械设备磨损程度和形式的重要手段。利用自主开发传感器、LM324放大器件、TLC549A/D转换器、STC89C52单片机和CH451数码管驱动芯片,通过C语言编程,本文设计了一套基于法拉第电磁感应原理测量铁磁颗粒含量的实验仪器。提出了非介入式铁磁颗粒含量的测量方案。确定了检测信号变化量与铁磨粒含量之间的定量关系。通过对于静态及动态数据的实验采集,确定了检测系统各部分的最优执行参数以及系统的检测精度,实现了铁磁颗粒含量的非接触定量检测。利用该装置可以开展基于电磁感应定律的验证性实验,该实验设备结构简单,可以锻炼学生的动手能力和运用理论知识解决实际问题的能力,非常适合用于大学物理实验教学。

    2026年02期 v.36;No.232 204-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 1744K]
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  • 智能化科氏力动力学实验探究平台的开发

    张文豪;毛郅皓;熊中龙;吴妍;

    为克服传统科氏力实验测量粗糙、功能单一等痛点,本文研制了一套智能化科里奥利力动力学演示与探究平台。该平台采用“端-云”协同的分布式架构,前端由STM32主控单元与K230视觉采集单元构成,负责多源数据采集;后端上位机则通过融合蓝牙与Wi-Fi两路并行数据通道,利用YOLOv8模型,实现了对动力学过程的实时追踪,以及理论-实验的同步对比。性能评定结果表明,该平台空间分辨率为0.667mm/pixel,端到端延迟<1.320s,相同条件下重复实验50次,实验轨迹与理论轨迹拟合优度R~2>0.99,具备高精度、高实时性与高可靠性。通过小球轨迹偏转和流体冲刷两个典型实验,验证了平台兼具经典物理规律的直观测量和复杂非线性现象的深度探究能力。通过Mamba模型与物理信息神经网络(PINN)相结合,并引入半监督学习与自注意力机制,平台能预测流体冲刷实验结果,并能从数据中反演出主导冲刷过程的核心物理机制。本研究为传统物理实验仪器的现代化、智能化升级提供了一套完整、可行的解决方案。

    2026年02期 v.36;No.232 211-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 3831K]
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  • 光电效应实验数据处理方法的应用研究

    盛竹源;吕昭月;陈勤妙;

    数据处理方法是方法论层面的科学研究素养,在物理实验教学过程中加强数据处理方法的训练,有助于学生获取必要的科学研究技能,充分发挥实验课程在技能训练和价值塑造方面的作用。文章阐述了光电效应测量普朗克常数所用数据处理方法——零点法、切线法和直线拟合法,并讨论了其在科学研究中的应用,对加强学生科研素养的培养有重要意义。希冀有抛砖引玉之效,促进物理实验传统教学内容与科学研究方法的互融渗透和和谐统一,助力研究型、创新型人才培养。

    2026年02期 v.36;No.232 223-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 1625K]
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大中衔接

  • 高中与大学物理“极限问题”的教学研究——差异、衔接与改进路径

    何明旺;

    本研究以高中与大学物理教学中的极限问题为研究对象,分析典型案例,系统比较两学段在教学目标、概念引入方式、认知要求与数学工具上的差异,揭示学生的衔接困难,并基于概念转变理论,提出面向高中与大学教师的教学策略。本研究有助于完善极限问题的教学研究,促进学生在不同学段间的衔接,为一线教师的教学设计与实施提供理论依据与实践参考。

    2026年02期 v.36;No.232 229-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
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  • 对第39届全国中学生物理竞赛决赛第一题的研究——刚性细杆在抛物线轨道约束下的微振动问题探析

    付宇;郭彪;

    第39届全国中学生物理竞赛决赛第一题设计了刚性细杆在抛物线轨道约束下的微振动情境,本文首先对原题中的三个问题进行了分析与解答,为了厘清问题情境背后的物理原理,对细杆的平衡位置、不同平衡位置附近的微振动频率、不同平衡位置的受力情况等进行了研究与讨论,并用图像说明了相关的物理规律。

    2026年02期 v.36;No.232 235-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K]
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  • 思维发展导向的进阶式学习设计与研究——以p-V关系的探究及应用为例

    李俊;

    针对知识传授与科学思维培养脱节的现实问题,本研究在学习进阶理论基础上创新性提出“一体两翼”型理论架构,并建立了“学情诊断—路径搭建—问题驱动—评价反馈”四环节进阶式学习设计。通过p-V关系探究的DIS实验误差修正与非常规体积测量双案例实证,显化思维发展路径。

    2026年02期 v.36;No.232 240-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 1944K]
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  • 高中物理竞赛试题中处理小量近似问题的原理与应用

    吴晓明;王珍;李梦丽;

    物理竞赛学习过程中,学生一定会遇到小量近似问题,什么时候应该近似,近似到几阶,往往会困扰一大批学生,特别是在考场上,合理的近似会带来事半功倍的效果。本文通过两道复赛题利用小量近似原理来帮助学生们确定近似阶数,进而正确解决此类问题。

    2026年02期 v.36;No.232 249-255+262页 [查看摘要][在线阅读][下载 1345K]
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  • 科研论文到科普视频的转化——以“光子-类轴子传播模式”为例

    孟伟;赵良;李为超;朱经亚;

    高能物理等前沿科学领域的科研成果往往因概念抽象、理论复杂而难以被公众理解,科学传播的“最后一公里”问题突出。本文以“光子-类轴子传播模式”科普视频制作为例,探讨科研论文到科普视频的转化路径与实践策略。研究基于Distinct photon-ALP propagation modes论文的核心理论,结合PPT动画技术,从理论提炼、内容结构化、视觉符号设计、叙事逻辑构建四个维度解析转化过程,论证了科普视频在降低科学认知门槛、提升公众科学兴趣中的作用,并总结了转化过程中科学性与通俗性平衡、技术工具适配等关键问题,为科研成果科普转化提供了实践参考。

    2026年02期 v.36;No.232 256-262页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
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  • 上海市推广PT育人模式促进学生自主学习的必然性探索与契合性研究

    林益;

    人才是立国之本、兴邦之大计,高水平人才培养关乎国家综合竞争力与可持续发展能力。上海作为我国教育改革与科技创新的前沿阵地,肩负着建设具有全球影响力的科技创新中心的战略使命,培养具备创新思维、实践能力与跨学科素养的高层次人才已成为当前的核心任务。在此背景下,PT育人模式在高中物理教学阶段的推广与实施显得尤为重要。本文通过文献研究法和案例分析法,研究了上海在学生自主学习视域下PT育人模式的功能定位与环境契合性。PT育人模式兼具了开放性、真实性和综合性,可通过研究性学习、科学论证与跨学科项目实践激发学生创新潜能,强化其解决复杂问题的能力,并推动教师教学范式向引导式、融合型转变。PT育人模式不仅契合上海科教资源集聚、政策系统支持的优势,也是对接国家战略需求、实现教育、科技与人才一体化发展的重要路径,为构建高质量创新人才培养体系提供了可复制、可推广的实践范式。

    2026年02期 v.36;No.232 263-269页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K]
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  • 电感器自感系数测量的实验教学设计

    杜啸宇;潘志民;

    电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的电路元件,自感系数是它的重要参数。本实验教学中先类比常用的测量电容的方法对电感进行了测量,进一步自主设计测量方法进行探索,发现随着实验条件的变化,测量结果的变化幅度都很大。学生们提出了一些猜想并进行研究,发现实验中使用的电阻箱自身也存在电感这一容易被忽视的因素。在此基础上经过测量推出了电阻箱的自感修正表作为本实验教学的探究成果。

    2026年02期 v.36;No.232 270-275+279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K]
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  • 磁流体发电中洛伦兹力的作用

    徐蓓蓓;

    为厘清磁流体发电中洛伦兹力的作用及发电机理,解决学生对“非静电力做功与能量转化”的认知困惑,本文结合高中物理课程标准及教材,运用电荷在磁场中受到的洛伦兹力分析磁流体发电的机理,应用广义欧姆定律计算磁流体发电的输出电压。结果表明:洛伦兹力不直接参与能量转化,仅改变电荷动量使正、负电荷分离;静电力做负功将等离子体部分动能转化为电能;电动势表达式为ε=Bdv(B为磁感应强度,v为等离子体速度,d为极板间距),输出电压与多种因素相关。本文讨论表明,电动势的建立既可源于外力做功,也可直接源于内能。

    2026年02期 v.36;No.232 276-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1331K]
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  • 【科普】用直尺与圆规给初中生讲解相对论视觉

    张轩中;

    为将相对论视觉知识普及至初中生群体,本文以相对论视觉的核心理论为基础,梳理了其发展历史,指出爱因斯坦1905年提出的相对论光行差余弦公式难以体现平面几何意义。基于Terrell 1959年的论文开辟的相对论视觉研究领域,本文作者推导出相对论光行差的正切函数版本,该公式具备清晰的平面几何图像。以此正切公式为出发点,本文借助直尺与圆规,结合初中几何中的圆心角、圆周角、球极投影等知识,将相对论光行差转化为可直观操作的尺规作图问题,阐释了相对论视觉的压缩映射本质,即火箭近光速运动时驾驶员观测到的天体角度会从θ压缩为θ',并通过具体速度数值示例,展示了从天体原位置A用尺规找到观测位置B的方法,实现了用初等几何方法讲解相对论视觉的目标。

    2026年02期 v.36;No.232 280-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 1275K]
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  • 《物理与工程》简介与稿约

    <正>期刊简介《物理与工程》由教育部主管、清华大学主办,是教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会会刊,中国科技核心期刊。《物理与工程》自1981年创办以来,扎根大学物理教学与实验研究,持续追踪物理和相关交叉学科的科研进展与应用转化,讨论物理学在现代工程技术中的应用,致力于成为连接基础教学与科学前沿的桥梁。面向未来,我们愿与广大科研人员、高校师生、行业专家及工程技术人员一道,共建开放、协作、共享的学术交流平台,将继续在人工智能与教育融合的背景下,推动大学物理教学的改革与创新,进一步深化对中外物理科研与工程应用的前沿探索。期刊投审稿和发布流程已经数字化运行,全部刊载文章被中国知网、国际化数字出版平台SciOpen、Google Scholar及系列数据库、万方数据资源系统数字化期刊群等收录。支持附带音视频、数据集等多媒体材料的增强出版等特色出版方式。

    2026年02期 v.36;No.232 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]
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  • 2026年《物理与工程》征订单

    <正>教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会会刊中国科技核心期刊日本科学技术振兴机构数据库(日)(2025)《物理与工程》由教育部主管,清华大学主办,是以高校物理教学与研究以及物理的工程应用为主要内容的学术性刊物。19681年创刊,国内外公开发行。办刊宗旨《物理与工程》自创办以来,凝聚了我国几代物理教育工作者的智慧与心血。在夏学江、陈泽民、李师群、在顾牡等历届主编的引领下,王青现任主编的接力耕耘中,众多物理学家如母国光、黄祖洽、王补宣、朱邦芬等曾在此发表重要论述,高炳坤、张孔时、朱鹤年等清华大学教师团队也为期刊的编辑与运营付出了辛勤努力。三十余年来,期刊始终扎根于大学物理教学与实验研究,更持续追踪物理和相关交叉学科的科研进展与应用转化,讨论物理学在现代工程技术中的应用,致力于成为连接基础教学与科学前沿的桥梁。

    2026年02期 v.36;No.232 283页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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